研究一款新型专用足底压力检测装置（基于压阻薄膜的足底压力检测仪）

摘要

现代社会中，人们对自身健康和生活质量的要求越来越高，针对特定人体生理参数的采集变得越来越重要。足底压力这一生理参数对于糖尿病溃疡足等足部疾病的预防与诊断、帕金森病人的步态分析、鞋类的设计以及下肢运动功能的康复等领域都发挥着不可替代的作用。
　　论文中设计了一款基于压阻薄膜的足底压力检测装置。该装置由压力传感器平板、数据采集主控板和采样控制软件三部分组成。经过大量的资料查询和反复筛选，设计中选用了一种耐磨且动态特性优良的压阻薄膜，非常适合足底压力的测量。然后，将行列扫描原理应用到传感器平板的设计当中，实现了传感单元数量多达2048个的新型采样平板，传感单元的密度也达到了4个每平方厘米，完全可以满足足底压力检测的要求。该传感器平板分为三层，中间层为压阻薄膜层，上下两层为行列导线层，每行每列均连接一个模拟开关通道。数据采集主控板依次选通各行各列进行采样，再将采样数据发送到上位机软件存储并绘图，即可实现足底压力的扫描检测。数据采集主控板选用集成有12位ADC、10位电流输出型DAC以及USB2.0从机控制器的Cortex-M3内核ARM芯片SiM3U167，极大地简化了硬件设计；选用普通的多路模拟开关 CD74HC4067，降低了装置的成本。上位机数据采样程序利用通用WinUSB驱动与下位机通信，将数据存储于硬盘上。最后，编写了MATLAB程序绘制了一帧足底压力分布图像。
　　此足底压力检测装置具有成本低、空间精度高、结构简单等特点，实现了从数据采集、存储到绘图的完整的足底压力测量功能，也为该课题后续的专用处理软件设计与足底压力数据分析提供了良好的硬件平台。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究进展及现状

1.3 本文的研究内容和目的

第二章 足底压力传感器及其设计

2.1 典型足底压力传感器

2.2 压阻薄膜背景知识

2.3 压阻薄膜材料的选择

2.4 压阻传感器的设计

第三章 硬件电路的设计

3.1 方案比较与论证

3.2 SiM3U167简介

3.3 单元电路的设计

第四章 系统软件的设计

4.1 下位机软件设计

4.2 USB驱动程序的设计

4.3 上位机软件设计

第五章 系统实测结果

5.1 装置的整体连接

5.2 足底压力分布图像

5.3 标定与讨论

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 硬件电路原理图

附录2 硬件电路PCB